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백혈구의 일종 '대식세포', 뇌 및 내장 질환 원인 지목돼

   고진아 기자   2018-10-05 14:58
▲ 대식세포는 세포 잔해와 외부물질을 삼키고 소화하는 백혈구의 일종이다. (출처=123RF)

대식세포는 인체에 상주하는 청소부이다. 대식세포는 인체 조직을 유지하는 데 필수적이지만, 때때로 제대로 작동하지 않을 때 통제를 벗어나 손상을 일으킬 수 있다.

유레칼러트(EurekAlert)에 실린 한 기사에 따르면, 뇌에서 면역기능을 담당하는 미세아교세포(microglia)라는 대식세포가 통제 불능 상태가 되면 비만 쥐의 인지 기능 저하를 일으킨다는 새로운 연구 결과가 나왔다.

한편, 장에서 신경세포를 보호하는 데 필수적인 오래 사는 대식세포가 발견됐다. 이 두 연구에서 관찰된 대식세포는 동전의 양면일 가능성이 있다.

대식세포에 대해 알아야 할 사항

대식세포는 세포 잔해, 비자기 물질, 미생물, 암세포 또는 대식세포의 품질 관리 알고리즘을 통과하지 못한 다른 세포를 먹어서 소화하는 면역체계의 백혈구다. 이러한 과정은 '식세포작용'이라고 불린다. 

대식세포는 뇌와 장을 포함하여 체내의 모든 조직에 분포하는 것으로 여겨지며, 장애가 발생할 때까지 지정된 구역을 순찰하면서 세포성 세척 메커니즘을 촉발한다. 

대식세포는 식세포 기능 외에도 선천적 면역과 적응적 면역 모두에서 중요하다. 대식세포 표면에 T 세포에 대한 항원을 제시할 수 있기 때문이다.

염증에 서로 다른 역할을 하는 두 종류의 상호 변환 가능한 대식세포가 있다. 소위 M1 대식세포는 염증을 촉진하는 반면 M2 대식세포는 염증을 완화하고 조직 복구를 촉진한다.

염증이 감염을 제거하는 것뿐만 아니라 질병에 중요한 역할을 하므로 무엇이 M1 표현형을 질병 상태로 만드는가에 대한 의문이 제기된다.

비만은 미세아교세포에 의한 뇌의 염증을 유발해

미국 프린스턴대학교 내 프린스턴 신경과학 연구소의 엘리자베스 굴드 박사가 주도한 새로운 연구에 따르면 비만은 뇌에 상주하는 대식세포를 M1 표현형으로 유도하며, 이는  실험용 쥐에 인지 손상을 일으켰다. 연구 결과는 '신경과학 저널'(Journal of Neuroscience)에 발표됐다.

전 세계에서 전체 인구의 26%에 해당하는 약 20억 명의 성인이 과체중이고 6억 명 이상이 비만이다. 비만은 당뇨병, 심장병, 알츠하이머병을 포함한 인지장애의 위험인자로 알려져 있다.

미세아교세포는 신경원세포의 일종으로, 뇌와 척수에 상주하는 대식세포이다. 미세아교세포는 뇌의 모든 세포 중 10~15%를 차지한다.

미세아교세포는 알츠하이머병을 비롯한 신경 퇴행성 장애를 나타내는 지표인 손상된 단백질 플라크를 먹어치운다. 또한 비정상적이거나 불필요한 뉴런을 제거하고 그들이 마주치는 모든 전염성 물질을 제거한다.

일단 활성화되면, 미세아교세포는 일반적으로 플라크와 전염성 물질의 제거를 촉진하는 염증(M1) 환경을 조성한다. 불행하게도 염증이 계속되면 다른 건강한 뇌세포에 손상을 줄 수 있다.

연구진은 쥐 실험에서 식이요법으로 유발된 비만이 해마(hippocampus)라고 알려진 뇌 영역을 필요로 하는 인식 과제의 수행에 해롭고, 다른 세포로부터 신호를 받는 수상돌기 척추, 신경세포 돌출부의 손실을 초래한다는 이전의 연구를 재현하는 데 성공했다. 또한 비만은 뇌의 대식세포인 미세아교세포를 M1 상태로 활성화시켰다.

연구진은 화학과 유전적 기법을 이용하여 미세아교세포가 비만을 유도한 실험용 쥐에서 수상돌기 척추 손상과 인지 기능 저하를 유발한다는 것을 보여줬다. 미세아교세포가 비만에 대응하여 인지기능 저하의 치료 표적이 될 수 있다는 뜻이다.

 

▲ 대식세포는 인체에 상주하는 청소부이다. (출처=123RF)

 

장에 오래 살아있는 대식세포는 신경을 보호하는 데 필수적

대식세포는 뇌에서 통제를 벗어날 수 있는 것처럼 보이지만 장에 오래 머물러 있는 대식세포는 장에서 신경세포를 보존하기 위해 필수적으로 보인다. 여기서 이들은 M2 대식세포로 작용할 수 있다.

벨기에 루벤대학교의 가이 보크스태언스 박사가 주도한 이 연구는 '셀'(Cell)에 실렸다. 

대식세포의 이중 역할은 장에서 매우 중요하다. 장내에서 대식세포는 섭취된 물질뿐만 아니라 해로운 박테리아와 유익한 박테리아의 차이를 구별해야 한다. 또한 대식세포는 장에 있는 신경세포의 생존에 결정적인 것으로 보인다.

과학자들은 이전에는 장에 있는 대식세포의 수명이 짧아서 새로운 세포로 대체되기 전에 생쥐와 사람의 장에서 기껏해야 3~4주 동안 산다고 추정했다. 하지만 새로운 연구에서 일부는 최대 8개월까지 살 수 있고, 이렇게 장수하는 대식세포는 신경세포와 혈관과 연관된 경향이 있다는 것이 밝혀졌다. 

수명이 긴 장내 대식세포의 손실은 변비 및 장 신경계의 퇴화를 비롯한 소화 장애를 초래한다.

비만과 당뇨병 환자들은 위장 기능이 비정상적이며, 여기에 오래 사는 대식세포가 어떤 역할을 할 수 있다. 비만 쥐의 뇌에서와 마찬가지로 평소 M2 표현형에서 M1 표현형으로 전환될 가능성이 있다.

반대로, 뇌에서 미세아교세포를 M2 표현형으로 바꾸면 비만과 관련된 신경세포의 손상을 예방할 수 있을 것으로 보인다. 

[researchpaper 리서치페이퍼=고진아 기자]